Файл: Бекнев В.С. Газовая динамика газотурбинных и комбинированных установок учеб. пособие.pdf

подсоса воздуха рабочая часть установлена в кожухе 4; огра­ ничивающем подсос. Различные скорости потока задаются режи­ мом работы компрессора. Для устранения влияния торцовых

Рис. 178. Схема установки для продувки плоских решеток

ничного слоя на течение вблизи исследуемой части лопатки,

можно применить лопатки с I = 0,5 (данные ЦКТИ им. Ползунова).

По данным эксперимента на такой установке могут быть опре­ делены, например: потери £ в турбинных или компрессорных решетках, к. п. д. г) решеток; угол ß выхода потока (замером полного давления на выходе из решетки трехканальным зон­ дом и т. п.).

На рис. 179 приведена схема экспериментальной аэродинами­ ческой установки для продувки выпускных патрубков турбомашин. Воздух из компрессора 1, вращаемого электродвигателем 2, подается в ресивер 4, снабженный успокоительным устройством 5. Из ресивера воздух поступает в конфузор 6, к которому присоеди­ нен испытываемый патрубок 5. Большое отношение площадей конфузора обеспечивает достаточно равномерное поле скоростей перед входом в патрубок. Для измерения расхода в установке использована обычная диафрагма 3, расположенная за компрес­ сором 1. В качестве датчиков давления в установке используются трехканалы-іые и пятиканальные зонды 7.

3 47

По результатам измерений полного и статического давления, температуры торможения, расхода рабочего тела можно опреде­ лить характеристики патрубка:

коэффициент потерь полного давления в патрубке

коэффициент восстановления статического давления

Рис. 179. Схема установки для продувки выпускных патрубков турбомашии

Экспериментальные характеристики лопаточных машин можно получить испытанием модельных турбин и компрессоров, натур­ ными испытаниями, испытаниями непосредственно на двигателе.

Испытания модельных лопаточных машин позволяют в зна­ чительной степени уменьшить капитальные затраты и снизить лющность, необходимую на проведение экспериментов. Однако для распространения экспериментальных данных, полученных при испытании моделей, на натурные компрессоры и турбины необходимо при таких испытаниях соблюсти: а) геометрическое

348

с учетом теории подобия. Широко применяются замкнутые к разомкнутые стенды. На рис. 180 показана схема для испытания модельного компрессора в вакуумной установке замкнутого типа. Такая установка позволяет вести испытания с небольшим мас­ совым расходом воздуха. Испытуемый компрессор 10 приводится во вращение электродвигателем 9. В системе имеются дроссели­ рующие устройства 3 и 6, теплообменник 5, автомат 2, поддержи­ вающий давление на входе в компрессор, выравнивающая ре­ шетка /, вакуумный насос 4, вакуумная камера 12, лемнискатный насадок 11, гидравлическая муфта 8, мультипликатор 7.

5

Рис. 180. Схема установки для испытании модельного компрессора

Воздух, заполняющий установку, предварительно осушают для того, чтобы избежать обледенения. Различные режимы при экс­ перименте задают частотой вращения, количеством отводимой теплоты, давлением на входе в компрессор и дросселированием. В процессе эксперимента измеряют полные давления и температуры на входе и выходе из компрессора, расход рабочего тела, частоту вращения и крутящий момент на валу. По произведенным за­

На рис. 181 показана схема стенда для испытания модельной турбины. Мощность, развиваемая турбиной 2, поглощается гидро­ тормозом /; дроссель 7 служит для более точной регулировки перепада давления на турбине. В схему стенда включена камера сгорания 3 и компрессор 6, приводимый во вращение электродви­ гателем 5. Расход рабочего тела замеряют лемнискатным насад­ ком 4. Внутреннюю работу турбины вычисляют по измерению крутящего момента и частоте вращения гидротормоза.

349

Стенды, позволяющие проводить испытания натурных турбин и компрессоров, — дорогостоящие сооружения, требующие боль­ ших мощностей. Испытания натурных турбин стараются провести на стендах, позволяющих испытать всю проточную часть двнга-

Рис. 181. Схема установки для испытания модельной турбины

теля (камеру сгорания, газосборник, турбину). Это объясняется тем, что компрессор в значительной степени влияет на температур­ ное поле перед турбиной. Натурные испытания позволяют оце­ нить напряжения в материале лопаток, которые вызываются

К эксгаустерам

Рис. 182. Схема установки для натурных испытаний компрессоров

аэродинамическими силами и вибрационными нагрузками. На рис. 182 показана схема универсального стенда для натурных испытаний высотного компрессора.

Воздух требуемых параметров из термобарокамеры 3 через воздухосборник 5 поступает в компрессор 6. Если испытания проводятся при атмосферном давлении, то воздух в термобаро-

350

камеру подается через шахту 1. Если давление воздуха на выходе

минуя эксгаустерные установки. В шахтах 1 и 2 установлены шумо­ глушители. Испытуемый компрессор приводится во вращение электродвигателем 9 через гидромуфту 8 и мультипликатор_7.

Стенды натурных испытаний оснащают различной измери­ тельной аппаратурой, позволяющей по результатам измерений построить характеристики испытуемых лопаточных машин.

При испытании натурных лопаточных машин вне системы дви­ гателя, конечно, нельзя воспроизвести точно все процессы, ко­ торые происходят в двигателе. Поэтому результаты эксперимента, полученные при модельных и натурных испытаниях лопаточных машин, являются приближенными. Характеристики компрес­ соров и турбин, работающих в системе двигателя и стендовых условиях могут существенно отличаться из-за различного распре­ деления давлений и температур, неравномерности полей скоро­ стей и температур и т. д. Однако получение полных характеристик лопаточных машин в системе двигателя затруднено из-за ограни­ ченных возможностей отклонений рабочего режима компрессора или турбины по условию их совместной работы и т. п. Обычно испытание компрессора в системе двигателя производят для оп­ ределения запаса устойчивости. Во время неустойчивой работы компрессора найти параметры рабочего тела не представляется возможным из-за значительных колебаний. Поэтому параметры измеряют на режиме, близком к срывному.

§43. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА

Вкаждом эксперименте приходится иметь дело с разнообраз­ ными измерениями. При газодинамических исследованиях наи­ более часто приходится измерять статическое и полное давление, температуру торможения, направление потока. Очень часто из­ меряют расход рабочего тела. Если измерено статическое и пол­ ное давление р, р* и температура торможения Т* в определенной точке потока, то по этим данным можно найти скорость ѵ потока,

плотность р, статическую температуру Т, числа Re и M и т. п.

Итак, как было сказано выше, в любой экспериментальной работе приходится иметь дело с различными измерениями, т. е. находить соотношение между измеряемой физической величиной и величиной, принятой за единицу измерения. Экспериментатору, как правило, приходится сталкиваться с двумя основными видами измерений:

а) прямыми измерениями — когда параметр измеряют не­ посредственно при эксперименте, например давление замеряют пружинным манометром, температуру — термометром, частоту вращения — тахометром и т. п.;

351